Au début de l’histoire de la Terre, la chaleur laissée par la collision qui a formé la Lune a laissé sa surface un océan de magma. En refroidissant, sa croûte était fréquemment brisée par des impacts massifs qui éclipsaient celui des dinosaures. Quelque part entre cela et le début de la tectonique des plaques, on pense qu’un processus distinct a provoqué l’affaissement de certaines parties de la croûte, tandis que le volcanisme a amené à la surface des matériaux qui formeraient plus tard la croûte continentale.
Bien que nous puissions modéliser cette période, nous ne pouvons pas vraiment rechercher de preuves pour étayer nos modèles, car une partie de cette croûte primitive a été érodée ou transformée par la tectonique des plaques qui a finalement suivi. Cependant, une équipe de chercheurs suggère qu’il pourrait y avoir un moyen de voir à quoi ressemblait ce processus, et cela n’implique pas de machine à voyager dans le temps. Il s’agit plutôt d’étudier la surface de Mars.
Beaucoup de volcans
Sur Mars, la tectonique des plaques n’a jamais démarré. Ainsi, même si certaines zones de la planète ont été transformées d’une manière qui nous empêche d’étudier les premières périodes de l’histoire de Mars (en vous regardant, Olympus Mons), le consensus scientifique est que près de la moitié de la surface de la planète a plus de 3,6 milliards d’années. . Cela offre l’opportunité d’étudier les processus qui se sont produits au cours du premier demi-milliard d’années après la formation de Mars.
Pour ce faire, une petite équipe de chercheurs s’est concentrée sur une zone appelée les bassins d’Eridania, de profondes dépressions dans l’hémisphère sud de Mars qui pourraient autrefois abriter un lac trois fois plus grand que la mer Caspienne. La croûte dans la région détient le signal le plus puissant du champ magnétique précoce de Mars, ce qui suggère qu’elle pourrait s’être formée au début de l’histoire de la planète, lorsque le champ était plus fort.
Les chercheurs ont commencé par cataloguer toutes les caractéristiques volcaniques de la région ; et il y en avait beaucoup, des dizaines, voire des centaines. La plupart d’entre eux ont des analogues sur Terre : des boucliers volcaniques et des caldeiras, des coulées de débris et des stratovolcans font tous leur apparition. Certaines caractéristiques volcaniques ont des propriétés qui suggèrent qu’elles se sont formées alors que la zone était sous l’eau, ce qui indique que des éruptions ont eu lieu alors que le bassin était rempli par le lac Eridania.
En soi, trouver toutes ces caractéristiques serait frappant. Mais les mesures de la composition de la matière volcanique indiquent qu’elle est riche en ce que l’on appelle des matériaux felsiques, c’est-à-dire des roches comme le granit. Cela contraste avec les laves basaltiques trouvées ailleurs sur Mars. « Le volcanisme diversifié est associé à des compositions volcaniques felsiques qui ne ressemblent à aucune autre suite de gisements ou de régions volcaniques reconnus sur Mars », écrivent les chercheurs.
Avant les assiettes
Le matériau felsique est moins dense que les roches basaltiques et constitue un composant majeur des plaques continentales que l’on trouve actuellement sur Terre. En raison de sa faible densité, on pense qu’elle est revenue préférentiellement à la surface au début de l’histoire de la Terre, ce qui a conduit au processus qui allait finalement construire des continents. Ce processus a peut-être impliqué plusieurs cycles d’enrichissement, avec des matériaux mélangés attirés à l’intérieur de la planète, et des matériaux progressivement moins denses revenant en éruption, construisant les précurseurs des continents terrestres.
La tectonique des plaques sur Terre n’avait pas encore commencé, cependant, la matière devait donc être acheminée vers l’intérieur depuis la surface via un autre mécanisme. Les preuves de ce mécanisme ont également été largement effacées par l’activité géologique ultérieure.
Mais cela n’a pas été le cas sur Mars. Les chercheurs mettent en évidence les parties les plus profondes du bassin, où la croûte s’est à la fois affaissée et considérablement amincie. Ils suggèrent qu’il s’agit d’un cas où la base de la croûte s’est éloignée de la surface et s’est enfoncée à l’intérieur de la planète. Il existe même un site où une seule crête semble avoir été poussée vers le haut lorsque trois bassins environnants ont coulé.
Bien que ce terrain soit considéré comme l’un des plus anciens de Mars, les chercheurs suggèrent que, avec près de la moitié de la planète abritant des caractéristiques de surface très anciennes, il vaut la peine d’examiner également d’autres régions en détail. Nous espérons que cela permettra de détecter d’autres exemples des processus observés ici, nous permettant ainsi d’avoir une image plus claire du développement précoce de la croûte sur les planètes rocheuses.
Astronomie de la nature, 2024. DOI : 10.1038/s41550-023-02191-7 (À propos des DOI).